[實用新型]一種用于真空自耗爐的高效率模塊化IGBT熔煉電源

有效

• 申請號: 201621342017.6
• 申請日: 2016-12-08
• 公開（公告）號: CN206209386U
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 黃金亮;賈慶功;方向明;杜亞寧;張嘉;孫斌;王錦群;張磊;馬樂;丁鋒鈺;張弛;王亞濱
• 申請（專利權）人: 西安聚能裝備技術有限公司
• 主分類號: G05B19/05
• 分類號: G05B19/05
• 代理公司: 西安西達專利代理有限責任公司61202
• 代理人: 第五思軍

技術領域

本實用新型屬于有色金屬及高溫合金冶煉技術領域，具體涉及一種用于真空自耗爐的高效率模塊化IGBT熔煉電源。

背景技術

熔煉電源是真空自耗爐的功率源，為系統提供熔煉金屬所需要的能量，是真空自耗電弧爐中最重要的部分之一，其性能的好壞對自耗爐的穩定運行和產品質量有重要影響；目前國內的真空自耗爐熔煉電源多采用雙反星形晶閘管整流拓撲結構，需要體積龐大的整流變壓器，同時，由于采用相控方式，這種結構存在功率因數低、輸出電流波動較大的缺點，在實際應用中往往需要配額外的套補償柜，因此造成電源系統體積龐大，成本較高。

發明內容

為克服上述現有技術的不足，本實用新型的目的是提供一種用于真空自耗爐的高效率模塊化IGBT熔煉電源，具有功率因數高、輸出電流紋波小和體積小，成本低的特點。

為實現上述目的，本實用新型采用的技術方案是：一種用于真空自耗爐的高效率模塊化IGBT熔煉電源，包括包括觸摸屏、PLC控制柜、IGBT功率模塊組和純水冷卻系統；觸摸屏與PLC控制柜連接，PLC控制柜與IGBT功率模塊組通過Modbus工業控制總線相連；PLC控制柜和冷卻系統相連。

所述的IGBT功率模塊組由多個結構相同的IGBT DC-DC功率變換子模塊組成；每個DC-DC功率變換模塊由相同的模塊控制板進行控制；模塊控制板有Modbus通信接口；每個DC-DC功率變換子模塊設有6位撥碼開關用于對子模塊進行編址；各IGBT DC-DC功率變換子模塊均采用電流反饋控制，并聯輸出，

所述的冷卻系統，包括內水循環和外水循環，內水循環和外水循環通過換熱器相連；各IGBT DC-DC功率變換子模塊的水路分支均裝設有流量開關。

本實用新型的有益效果是：在同等容量下，有效提高熔煉電源的功率因數，減小輸出電流波動，減小裝置體積，降低成本，便于擴容和維護。

附圖說明

圖1為實用新型的系統結構圖。

圖2為DC-DC功率變換子模塊示意圖。

圖中：1-觸摸屏；2-PLC控制柜；3-IGBT功率模塊組；4-冷卻系統。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型的結構原理和工作原理作進一步詳細說明。

參見圖1，一種用于真空自耗爐的高效率模塊化IGBT熔煉電源，包括觸摸屏1、PLC控制柜2、IGBT功率模塊組3和純水冷卻系統4；觸摸屏1與PLC控制柜2連接，PLC控制柜2與IGBT功率模塊組3通過Modbus工業控制總線相連；PLC控制柜2和冷卻系統4相連。

所述的觸摸屏用于控制電源系統的啟停，設置輸出電流，查看各功率單元的運行狀態和參數；若電源運行過程中出現故障，觸摸屏會顯示相應的故障信息。

所述的PLC控制柜根據觸摸屏下發的指令信號，控制功率模塊組的分合閘，控制冷卻系統的啟停，接收和處理系統的開關量信號；所述的PLC控制柜通過Modbus工業控制總線與功率模塊組中各子模塊進行通信，用于查詢子模塊地址和分配負荷。

參見圖2，所述的IGBT功率模塊組3由多個結構相同的IGBT DC-DC功率變換子模塊組成；每個DC-DC功率變換子模塊由相同的控制板進行控制；控制板有Modbus通信接口；每個DC-DC功率變換子模塊設有6位撥碼開關用于對子模塊進行編址；各子模塊均采用電流反饋控制，在輸出端并聯構成大電流輸出。

所述的冷卻系統，包括內水循環和外水循環，內水和外水通過換熱器進行熱量交換；各IGBT DC-DC功率變換子模塊的水路分支均裝設有流量開關和溫度傳感器，電源運行過程中如果沒有冷卻水或水流量不足，流量開關動作，流量開關和溫度傳感器的輸出通過信號線送入PLC控制柜。發送開關信號，PLC控制柜控制切除相應IGBT DC-DC功率變換子模塊，并向觸摸屏發送故障信息。

熔煉電源投入運行時，操作電源進線斷路器合閘，觸摸屏1、PLC控制柜2與IGBT DC-DC功率變換子模塊控制板得電；通過觸摸屏啟動冷卻系統，冷卻水循環正常，通過觸摸屏設置輸出電流，PLC控制柜2根據觸摸屏1設置的輸出電流，通過Modbus總線向各IGBT DC-DC功率變換子模塊分配負荷，之后依次控制相應IGBT DC-DC功率變換子模塊的進線接觸器吸合，電源系統開始輸出電流。

運行過程中，根據設置電流大小的不同，PLC控制柜調整IGBT功率模塊組中子模塊的投入個數，避免功率變換模塊工作在輕載狀態，造成效率低下；如果功率變換模塊出現故障，相應的IGBT DC-DC功率變換子模塊將故障信號上傳至PLC控制柜2，PLC控制柜控制切除故障模塊，同時投入備用模塊，不影響系統的運行；同時，PLC控制柜向觸摸屏1發送相應的故障信號，觸摸屏顯示相應的報警信息。